Дослідження і розробка технологій мащення пар тертя важко-навантажених металорізальних верстатів маслами з вживанням геомодифіка. диплом. 5 Исследование шероховатости поверхности образцов
 Скачать 3.11 Mb.
|
|
3 Теоретические основы исследование геомодификатора и процесса трения 3.1 Серпентиниты как основа геомодификаторов трения Серпентиниты как сырье для производства триботехнических составов относятся к группе индустриальных нерудных полезных ископаемых, свойства которых при современном уровне развития техники воспроизвести синтетическим путем не представляется возможным. В различных публикациях указываются следующие формулы гидросиликата магния: Mg6(OH)8Si4O10 (патенты 2135638, 2184886); Mg3Si2O5(OH)4 (патент 2127299); 3MgO2SiO22H2O (патент 2168663), гидраты со структурой серпентинита, например, MgO-SiO2H2О) (патент 2168663) и т. п. Пять минеральных разновидностей серпентинита включают: антигорит, хризотил, клинохризотил, ортокризатил и лизардит. Помимо ионов основных металлов в структуру серпентинов входит вода, благодаря которой протекают различные окислительно-восстановительные реакции, часть связей Si-О-Si; Si-O-ОН-Металл; Si-O-OH и др. обрывается, и мы получаем соединения с освободившимися связями типа Si-O-(); Si-O-OH-() при выделении конституционной воды из минерала. При этом активно идет процесс образования новых связей Si-O-OH; Si-О-Fe и т. д. Этот процесс приводит к возникновению реакции между силикатными и металлическими фазами: Mg6(Si4O10)(OH)8 + 2Fe2O3+H2 -> 4(MgFe)SiO4 + 5H2O + 2MgO + 12 O2. За счет этого на поверхностях трения образуются прочные гидратированные слои, соединённые жидкой прослойкой, что значительно снижает силу трения за счет реализации на локальных участках сопряжений гидродинамической смазки. Наличие гидрофазы в трибоузле повышает химический потенциал MgO в соответствии с эффектом кислотно-основного взаимодействия компонентов. Он заключается в том, что в расплавах или флюидах, вступающих в основную среду, повышаются коэффициенты активности всех оснований и, больше всего, - щелочей. Повышение активности магния способствует усиленному протеканию реакций ионообмена Mg -> Fe и облегчает образование защитного модифицированного слоя. При этом увеличивается щелочное число KOH и тормозятся процессы окисления масел. Глинистые минералы, в составе которых содержится алюминий, оказывают негативное влияние на свойства трибосоставов. Алюмосиликаты не обладают повышенной адгезией к сталям, как магнезиальные силикаты, и это увеличивает вероятность отслаивания защитного покрытия. Присутствие брусита и кварца в триботехнических составах влияет положительно на их свойства. Брусит Mg(OH)2 обладает слоистой структурой и совершенной спайностью по (0001); механически легко разрушается, непроводник электричества. Это сравнительно низкотемпературный минерал, который при разложении дает необходимые для процессов ионообмена магний и воду. Высокие пьезоэлектрические свойства кварца способствуют подавлению трибоэлектрического эффекта. При этом его пьезоэлектрические характеристики в широких пределах не зависят от изменения температуры (пьезосвойства кварц теряет при температуре выше 520°С). Кварц обладает также хорошими изоляционными свойствами. Приведенные примеры отнюдь не исчерпывают весь спектр возможных факторов влияния собственных свойств серпентинитов на характеристики триботехнических составов. При разработке критериев оценки серпентинитов как сырья для триботехники требуется особый, качественно иной подход, чем при оценке серпентинитов, использующихся в других отраслях промышленности. Существенно иными должны быть и требования к месторождениям этого вида сырья. Эффективным направлением развития триботехнических технологий является разработка узкоспециализированных марок триботехнических составов из соответствующих видов сырья с учетом условий эксплуатации машин и механизмов и совокупности требований, предъявляемых к деталям для обеспечения их достаточно высокой работоспособности при различных видах контактного взаимодействия и смазки рабочих поверхностей. Главной проблемой при использовании СК с ГМТ является необходимость более полного раскрытия закономерностей взаимодействия ГМТ с поверхностями трения и разработка физической модели ведущих процессов. В настоящее время эта проблема, как и 10-15 лет назад еще далека от своего хотя-бы удовлетворительного решения [8]. 3.2 Общая технология РВС-ремонта с использованием геомодификаторов Ремонтно-восстановительный состав (РВС) – это многокомпонентная смесь природных материалов, добавок и катализаторов. Основная особенность состава заключается в том, что он способен образовывать с поверхностным слоем металла в местах трения и контакта модифицированный защитный слой в результате реакции замещения атомов в узлах кристаллических решеток. В результате такой реакции получаются новые кристаллы с более объемной кристаллической решеткой и в своей массе они приподнимаются над поверхностью пятна контакта, компенсируя износ. В общем можно сказать что: РВС – это порошок, который в маслах и прочих носителях не растворяется и образует суспензию. Количество порошка, необходимое для РВС-обработки не меняет вязкость масла. Масла же рассматриваются только как носители порошка и среда для теплообмена. Их тип и качество не имеют решающего значения; РВС является слабообразивным материалом. Напоминает тальк, поэтому его порошок не может стать причиной разрушения механизма, даже при многократной передозировке; РВС – гигроскопичен, поэтому его нужно оберегать от влаги. Имеет относительно короткий срок хранения – 0,5 года. В виде суспензии хранится до года; РВС «работает» там, где есть трение, т. е. выделяется энергия, необходимая для прохождения реакции замещения. Чаще всего обработка механизмов ведется практически «вслепую». Их износ определяется по штатным или внешним приборам, либо по косвенным признакам и основывается, в основном, на опыте специалистов, производящих РВС-ремонт. В чистом виде РВС порошка необходимо ровно столько, сколько его хватает для того, чтобы плотно нагартовать микрорельеф поверхностей трения данного механизма, но необходимо учитывать и непроизводственный расход, а именно суперфинишная обработка поверхностей трения, очистка микрорельефа. Эмпирическим путем была выявлена необходимая и достаточная доза РВС-порошка, позволяющая при добавлении в смазку механизма достичь значимого результата – 0,1 Г (100мГ). Для получение однородной структуры РВС-порошка в масле его необходимо растворять в керосине. Положительным моментом применения данных материалов является возможность ремонта без разбора узлов. В данном случае достаточно добавить в масло ГМТ и после приблизительно 8 часов работы мы получим гарантированное улучшение показателей работы узла. С точки зрения РВС-технологии рассматриваются любые механизмы только как набор деталей – шестерен, подшипников, поверхностей трения скольжения, как бы они не были конструктивно собраны. В исследование данной технологии не бралось во внимание нагрузки и обороты механизмов, вид материала, из которого они изготовлены, какое масло применяется. Конструкция также мало интересовала, только лишь с той стороны как доставить состав к узлу. В исследованиях РВС интересовало в первую очередь микрорельеф поверхностей трения, т.е. износ. Какова их глубина, какова степень их загрязнения, чем они могут быть загрязнены в механизме, насколько загрязнено само масло. От этого зависело сколько РВС должно быть затрачено на получение результата. Возможно, без разборки и дефектации в условиях цеха определить крайнюю степень износа, при которой механизму уже ничего не поможет, в том числе и РВС-технология. Для этого необходимо сделать одну заправку РВС в механизм, и если он через 8-16 часов эксплуатации не улучшит свои эксплуатационные характеристики – то это и есть крайняя степень износа. После внесения РВС в зону трения и в течение 6-18 часов работы механизма на поверхности трения происходят следующие физические процессы, химические и физико-химические реакции: очистка рабочей поверхности от загрязнения, продуктов разрушения металла и разложения смазочных материалов; создание неустойчивого переходного состояния приповерхностных поликристаллов железа; каталитические реакции дегидрирования углеродов, составляющих основу смазочных композиций или балластных добавок самого РВС; ускоренная диффузия углерода, в том числе, по границам зерен поликристалла металла и изменение структуры металла и кристаллической решетки углерода; реакция замещения форстеритовой составляющей РВС на фаялитовую составляющую в образовавшихся пустотах объема МВЗС. Необходимыми требованиями для прохождения данных процессов являются: энергия, выделяемая в момент контакта трущихся деталей; металл, из которого изготовлены трущиеся или контактируемые детали являются сплавом железа; высокая температура в точках слома выступов контактируемых деталей; наличие в точках контакта частиц РВС и углеводородов. Рассмотрим технология применение ремонтно-восстановительного состава. Метод применения РВС-технологии реализуется в несколько этапов: Этап изготовление РВС. Этап доставки РВС на поверхности трения и контакта деталей машин, создание условий для прохождения всех необходимых процессов. Этап преобразования поверхностного и приповерхностного слоя металла и образования МВЗС на этих поверхностях. Рассмотрим I этап.РВС изготавливают из минерального сырья: ультраосновные породы (ультрабазиты) вторичной серпентизации (серпентиниты) с минимальным содержанием алюминия, железа, калия и свинца, доломит, твердые углеводородные соединения, к ним относятся коксующие угли, механоактивированные графит и шунгит, каталитически активные и моющие компоненты (ноу-хау). Выбор минерального сырья и месторождений, где это сырье добывается, диктуется структурой сырья, наименьшим содержанием вредных процессу примесей и балласта, способностью к дегидратации и пр. Количество РВС необходимое для обеспечения эффекта должно быть таким, чтобы на всех поверхностях трения и контакта деталей обрабатываемого механизма в целом произошло следующее: Суперфинишная операция – операция, при которой относительно крупный РВС доламывается выступами микрорельефа, и при этом происходит слом этих же выступов. Механический слом и доламывание порошка вызывают некоторое повышение температуры на поверхностях трения. Для механизмов это не опасно, так как через час параметры стабилизируются. Очистка микрорельефа – под микроскопом поверхность трения загрязнена продуктами разложения смазок, продуктами износа и посторонними загрязнителями. Обычная смазка в данном случае не помогает. Решение этой задачи закладывается еще на стадии изготовления РВС, его особой структурой. И в ходе долома РВС чисто механически, вдавливаясь противоположным выступом микрорельефа сопряженной поверхности трения, вычищает вторую поверхность. Плотная нагартовка частиц РВС в углубления микрорельефа – происходит во время двух предыдущих операций и обеспечивается за счет слабомагнитных свойств частиц РВС (они ориентируются в определенном порядке векторами электромагнитных полей), их абсолютной спайности (идет восстановления сил межкристаллического взаимодействия). Здесь необходимо обратить внимание, что нагартовка доломанных частиц РВС будет тем плотнее, чем меньше частиц продуктов загрязнения будет среди самих частиц РВС, что обеспечивают специальные добавки в сам РВС. Поэтому, если механизм, предназначенный для ремонта, после первичной тестовой заправки не показал улучшения своих параметров, то это может означать присутствие в нем большого количества грязи. Операция образования МЗС – в уплотнениях микрорельефа образуются видоизмененные кристаллы с большими пространственными кристаллическими решетками, и в своей массе они образуют модифицированный защитный слой, возвышающийся над каждым выступом микрорельефа. Толщина такого слоя зависит от количества прореагировавших частиц. Толщина слоя МЗС пропорциональна количеству частиц внедренных в рельеф и энергии, выделяемой при трении и контакте, т.е. пропорциональны износу. Эта толщина регулируется автоматически. Если есть энергия при трении и контакте – МЗС растет. В результате роста МЗС компенсируются зазоры, снижается выделение энергии на поверхности – прекращается процесс насыщения углеродом и реакция замещения, прекращается дальнейший рост МЗС. В природе в результате гидрации горных пород за сотни миллионов лет происходит реакция замещения атомов Fe атомами Mg при строительстве кристаллов ультрабазитов. Наш метод позволяет запустить этот процесс в обратном порядке. Атомы магния в кристаллической решетке заменяются атомами железа с выделениями свободной воды. Показателями штатного прохождения реакции замещения и образования МЗС являются: появление на новой поверхности и в приповерхностном слое трения Mg в большом количестве и воды в масле или выхлопе ДВС. Так происходит выравнивание геометрии поверхностей трения деталей машин и оптимизация зазоров в сопряжениях. Полученный МЗС: не имеет резкой границы между собой и металлом, с которым он образовался; по своей природе он не чужероден металлу и поэтому удерживается на поверхности стали значительно лучше, чем хром, никель и различные наплавки; частицы РВС, не вступающие в реакцию замещения, адсорбируют атомарный водород из дислокаций металла у поверхности для дальнейшего своего морфологического изменения. Тем самым предотвращает водородное охрупчивание поверхностей трения деталей; МЗС имеет одинаковый со сталью, с которой он образовался, коэффициент линейного термического расширения, т.е. не скалывается при нагреве-охлаждении; Обладает пластичностью до 50кгс/см2; Твердость МВЗС может достигать 63-70 HRC; Коэффициент трения деталей, покрытых МЗС, составляет 0,004- 0,007; МВЗС обладает слабыми свойствами диэлектрика и огнеупора. Он коррозионностоек. Температура его разрушения 1575-1600 С. Его можно возобновлять по мере изнашивания, проводя дополнительные РВС-обработки меньшим количеством порошка. Минералы, составляющие ремонтно-восстановительный состав следует измельчать до размера 5-10 мкм. Проведенные испытания показали, что эти размеры частиц являются наиболее оптимальными: увеличение частиц до размеров свыше 10 мкм резко снижает производительность процесса нанесения покрытий, а уменьшение – не приводит к интенсивной очистке поверхности в процессе приработки состава и нагартовки состава в поверхность. Например, пропорция состава в процентном соотношении к массе: офит 50-80%, нефрит 10-40%, шугнит 1-10%.Указанные соотношения компонентов обеспечивают все процессы необходимые для образования защитного слоя, происходящее во время приработки. Сам процесс приработки проводился в течении 0,5-1,5 часа. Этого времени достаточно для получения подготовленной поверхности под последующее формирование металлокерамического покрытия. За меньшее время невозможно достичь полной очистки и нагартовки поверхности, а увеличение длительности приработки более 1,5 часа не целесообразно. 3.3 Теоретические основы граничного трения Режим граничного трения наступает в случае, когда сопряженные поверхности под действием высокой нагрузки либо падения несущей способности масла сближаются до расстояния, соизмеримого с шероховатостью, то есть контактируют по обширной площади. Трение и износ в этом режиме уже не зависят от характеристик масла, а определяются свойствами тонких пленок (окислов, адсорбированных газов и воды, загрязнений), покрывающих поверхности и являющихся своеобразной границей между ними, а также твердостью и величиной шероховатостей поверхностей. Установлено, что в граничном режиме износ и сила трения резко возрастают с увеличением нагрузки на детали. И чем меньше прочность пленки на срез, тем ниже сила трения; чем выше прочность пленки на разрыв, тем меньше износ. При граничной смазке [9] поверхности сопряжённых тел разделены слоем смазочного материала весьма малой толщины (от толщины одной молекулы до 0,1 мкм). Наличие граничного слоя или граничной пленки снижает силы трения по сравнению с трением без смазочного материала в 2 ... 10 раз и уменьшает износ сопряженных поверхностей в сотни раз. Все масла способны адсорбироваться на металлической поверхности. Прочность пленки зависит от наличия в ней активных молекул, качества и количества последних. Хотя минеральные смазочные масла являются механической смесью неактивных углеводородов, они, за исключением неработавших сверхчистых масел, всегда имеют включения органических кислот, смол и других поверхностно-активных веществ. Жирные кислоты входят в состав масел растительно-животного происхождения, а также в состав пластичных смазочных материалов. Поэтому почти все смазочные масла образуют на металлических поверхностях граничную фазу квазикристаллической структуры толщиной до 0,1 мкм, обладающую более или  а - смазка идеальных поверхностей; б - контактирование реальних поверхностей; А - участки, воспринимающие нагрузку; Б - участки непосредственного контактирования или контактирования при твердих пленках. Рисунок 3.3.1 - Схемы скольжения тел при граничной смазке менее прочной связью с поверхностью и продольной когезией. При наличии относительно толстой масляной прослойки между поверхностями трения переход от ориентированной структуры масла к неориентированной совершается скачком. Молекулы смазочного материала ориентируются перпендикулярно к твердой поверхности (стоймя), что позволяет представить для наглядности граничную плёнку в виде ворса (рисунок 3.3.1). При взаимном перемещении поверхностей трения «ворсинки» как бы изгибаются в противоположные стороны. На самом же деле происходит сдвиг с перекосом квазикристаллической структуры пленки. Сопротивление ее скольжению в таком состоянии несколько повышено. На восстановление ориентации молекул в прежнее положение перпендикулярно поверхности тел требуется некоторый промежуток времени, иногда относительно большой. Смазочный материал в граничном слое анизотропен, в тангенциальном направлении молекулярные слои легко изгибаются и при толщине слоя больше некоторой критической величины скользят друг по другу; по нормали к твердой поверхности пленка обладает высоким сопротивлением сжатию; ее несущая способность исчисляется десятками тысяч килограммов на 1 см3. Деформация сжатия пленки в довольно высоком интервале не выходит за пределы упругости. Механизм трения при граничной смазке представляется в следующем виде. Под нагрузкой протекает упругая и пластическая деформации на площадках контакта, под которыми здесь следует понимать площадки наиболее близкого прилегания поверхностей, покрытых граничной пленкой смазочного материала, вплоть до мономолекулярного слоя. На площадках контакта может произойти взаимное внедрение поверхностей без нарушения целостности смазочной пленки. Сопротивление движению при скольжении складывается из сопротивления сдвигу граничного слоя и сопротивления «пропахиванию» поверхностей внедрившимися объёмами. Кроме того, на площадках контакта, подвергнутых наиболее значительной пластической деформации, и в пунктах с высокими местными температурами может произойти разрушение смазочной пленки с наступлением адгезии обнажившихся поверхностей и даже схватывание металлов на микроучастках Б (рисунок 3.3.1). Это вызывает дополнительное сопротивление движению. Благодаря подвижности молекул смазочного материала на поверхности трения адсорбция протекает с большой скоростью, что сообщает смазочной пленке свойство «самозалечиваться» при местных ее повреждениях. Эта способность играет большую роль в предупреждении лавинного процесса схватывания. Невозобновляемая граничная пленка по мере возрастания пути трения изнашивается, масло из пленки адсорбируется на продукты износа и уносится с поверхности трения; происходит сублимация пленки как твердого тела и удаление масла в атмосферу. Окисление пленки способствует дезориентации структуры и разрушению ее. Вязкость масла не влияет на процесс граничной смазки. Масла с одинаковой вязкостью, но разных марок, имеют различное смазывающее действие. Для оценки поведения масел при граничной смазке еще в 1903 г. было введено понятие маслянистости и предложены различные формулировки этого понятия. Маслянистость—это комплекс свойств, обеспечивающих эффективную граничную смазку. Маслянистость оценивают в основном по коэффициент трения: чем он меньше, тем выше маслянистость. Делаются попытки количественно оценить ее. Маслянистость характеризует действие смазочного материала применительно к данному сочетанию трущихся материалов. В 1969 г. Б. В. Дерягин, М. М. Снитковский и А. Б. Ляшенко [9] выдвинули гипотезу о том, что молекулы смазочного материала в граничном слое сгруппированы в домены. Домен олеиновой кислоты в граничном слое содержит около 1400 молекул. Домены формируются электромагнитными силами и как бы копируют кристаллическое строение подложки. Установлено, что граничные слои обладают свойствами полупроводникового элемента. Добавление в граничные слои смазочного материала и водных растворов поверхностно-активных веществ повышает толщину граничного слоя и способствует уменьшению износа (до двух раз). При трении с граничной смазкой износ деталей машин велик. В силу волнистости и шероховатости поверхностей их контактирование происходит на очень малых участках трения; контактные давления имеют высокие значения, и тонкая граничная пленка масла не предохраняет поверхности от пластической деформации, что неизбежно ведёт к износу деталей. Это является непреодолимым недостатком граничной смазки. Эффективность смазочного действия помимо фактора адсорбции зависит от химического взаимодействия металла и смазочного материала. Жирные кислоты, вступая в реакцию с поверхностью металла, образуют мыла, то есть металлические соли жирных кислот, способные вследствие свойственной им высокой когезии выдерживать без разрушения значительные деформации. Химическим явлениям принадлежит важная роль в организации смазывающего действия. Это подтверждает то обстоятельство, что инертные металлы и стекло плохо смазываются. Имеются косвенные основания считать, что между металлом и углеводородными маслами протекают реакции, способствующие более прочной связи пленки с основанием. Так, силиконовая жидкость, имеющая высокую вязкость, но не являющаяся активной к металлу и не образующая, поэтому защитной пленки на металлической поверхности, не могла быть использована в качестве смазочного материала в подшипниках скольжения. Опыты со сталью 45 при скорости скольжения 4,5 м/с в среде воздуха и аргона при трении без смазочного материала (р = 1 МПа) и трении при граничной смазке (р = 3 МПа) показали, что после истирания первичной пленки интенсивность изнашивания в аргоне превышала более чем в 30 раз интенсивность изнашивания в воздухе, а при граничной смазке в 950 раз. Эти и аналогичные им опыты убедительно свидетельствуют о значительном влиянии кислорода на процесс трения при граничной смазке. По этому вопросу имеется две концепции. Как предполагает Б. Лунн [9], реакция между металлом и смазочным маслом с учетом роли окружающей среды протекает следующим образом: металл играет роль катализатора или кислородоносителя, вызывая окисление масла с образованием в дальнейшем прочно сцепляющихся с металлом соединений. Эти химические реакции протекают в местах с наибольшим давлением и температурой, т. е. в точках металлического контакта и, особенно на низкоплавкой структурной составляющей, проявляющей более высокую химическую активность. По Г. В. Виноградову [9] смазочное масло играет роль основного кислородоносителя, причем граничный слой образуется и восстанавливается по мере его изнашивания не на самой поверхности, а на субмикроскопической окисной пленке. В связи с невысокой термической стойкостью граничной пленки, образуемой на металлических поверхностях обычными минеральными смазочными маслами, иногда прибегают к искусственному повышению ее химической активности. Этого достигают путем введения в масла специальных добавок (присадок), содержащих органические соединения серы, фосфора, хлора или сочетание этих элементов. Вводят также мышьяк и сурьму. Хотя эти присадки и прочно адсорбируются на поверхностях трения, однако им отводится в процессе трения другая роль. В условиях высоких температур, развивающихся на микроконтактах, активное соединение присадок разлагается и, взаимодействуя с металлическими поверхностями, образует пленки сульфида железа, фосфита или фосфата железа, хлористого железа и окисленных хлоридов и т. п. Образовавшиеся пленки предотвращают металлический контакт, понижают сопротивление трению, препятствуют дальнейшему локальному повышению температуры. ІІлёнка, образуемая на поверхности стали хлорированными углеводородами, работоспособна до температуры 300...400°С. Выше этой температуры происходит плавление и (или) разложение. У сульфидов температура плавления выше, и смазывающая способность сохраняется до температуры 800 0С. Ниже критической температуры пленки ведут себя как твердые смазочные материалы.оказывает слабое сопротивление срезу, срабатывается и восстанавливается вновь. Очевидно, действие присадок неэффективно, если металл не вступает в реакцию с активной частью присадки. Например, платина и серебро не вступают в реакцию с серой. Некоторые твердые тела могут производить смазочное действие, организуя и поддерживая режим трения при граничной смазке. Из предыдущего вытекает, что граничная пленка должна обладать высоким сопротивлением продавливанию и низким сопротивлением срезу. Исходя из таких требований, к твердым смазочным материалам можно отнести некоторые тела слоисто-решетчатой, пластинчатой структуры, мягкие металлы и тонкие пленки пластиков. Из тел слоисто-решетчатой структуры свойствами, необходимыми для смазки металлических поверхностей, обладают графит, молибденит (дисульфид молибдена МоS2), сульфид серебра, пористый свинец и дисульфид вольфрама. Остановимся на механизме смазочного действия графита и молибденита, который, в общем, аналогичен и для других тел подобной структуры. Кроме тел слоисто-решетчатой структуры, все остальные твердые смазочные материалы образуют граничный слой с необходимыми качествами по сопротивлению сжатию и сдвигу (срезу), но не имеющий строго ориентированной структуры. Твердыми смазочными материалами могут быть мягкие металлы, имеющие низкое сопротивление срезу в полезном диапазоне рабочих температур. Для смазки используют твердые пленки свинца, олова и индия. Механизм действия тонких металлических пленок, нанесенных на твердое основание, по Ф. П. Боудену таков: нагрузка воспринимается через пленку, которая, обладая достаточной прочностью против выдавливания, предохраняет трущиеся поверхности от непосредственного контактирования и взаимного внедрения. При относительном перемещении поверхностей происходит срез в мягком металле. Поскольку сопротивление срезу невелико, а площадь фактического контакта благодаря твердой подкладке мала, то и сопротивление трению также мало. Пленка, нанесенная на мягкую подкладку, значительно деформирующаяся под нагрузкой, вступает в контакт с сопряженной поверхностью на большей площади, что увеличивает силу трения. Поэтому нанесение пленок мягких металлов к примеру наоловянный баббит неэффективно; более целесообразно применять их на свинцовистой бронзе и на медных сплавах. Из мягких металлов в качестве твердых смазочных материалов можно использовать только те, которые не наклёпываются в пределах рабочих температур и не образуют хрупких твердых растворов с металлами сопряжённых тел. Чтобы металл не наклепывался, его рабочая температура должна быть выше температуры рекристаллизации. Некоторые материалы вследствие обычного металлургического процесса или искусственного пропитывания содержат вещества, способные служить твердым смазочным материалом; например, на приработанной поверхности конструкционного чугуна графит размазывается, образуя граничный слой. Такой же слой создается на поверхностях деталей из пористых антифрикционных материалов, пропитанных минеральными маслами, графитом и дисульфидом молибдена. В более широком понятии граничным смазочным материалом служит также политетрафторэтилен, когда им пропитывают пористые подшипниковые материалы. В свинцовистой бронзе, в твердой медной основе которой вкраплен свинец, последний при скольжении размазывается по поверхности, покрывая ее тонкой пленкой. Эта пленка по мере изнашивания сплава возобновляется. Дорожки качения и тела качения подшипника, работающего при температурах выше 300 0С, покрывают иногда серебром для предохранения от окисления и для использования в качестве смазывающего материала. Ошибочно полагать, что сила трения увеличивается за счет износа. Обычно этого не происходит. Если с увеличением износа коэффициент трения повышается, то это результат вторичных явлений, вытекающих из изменения шероховатости поверхности. |